专利名称：一种具有多观察效果的水印纸及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种防伪纸张及其制备方法，尤其涉及一种具有多观察效果的水印纸及其制备方法，属于防伪纸张制备技术领域。
背景技术：
水印是一项传统防伪技术，是一种广泛使用的一线防伪技术，自其问世以来广泛应用在钞票纸等防伪纸上。水印纸主要是通过圆网或长网纸机进行抄造，在抄造过程中，纸浆会沉积在水印网或水印辊上，而水印网或水印辊的表面高低不同，会使不同区域的纤维堆积程度不同，从而在成纸后在相应的区域形成水印，通过透射光观察水印纸时，纸张会呈现出在平视或反射光条件下看不到的图案，这就是水印。根据水印成型工艺的不同，基本可分为黑水印、白水印、多层次艺术水印以及高光水印等。但是，常规水印纸的水印只能在光线较强的条件下通过透射光观察，在黑暗的条件下无法观察到水印图案，而且长时间以来水印的生产方法、 防伪特征没有太大的变化，也容易被伪造。具有光学特征的防伪材料主要有蓄能发光材料、荧光材料、红外材料等。这些材料在纸张上的应用也日趋增多，但主要应用于印刷，使其以一定图案呈现在纸上。这些图案可以在特殊光线下进行观察，如蓄能发光材料可以在有光线时吸收能量并在黑暗处发光，荧光材料可以在紫外照射下发光，红外发光材料在红外照射下显色发光。但是，印刷技术比较容易掌握，造假者很容易通过印刷来对带有上述防伪材料的纸张进行模仿。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种水印纸，通过将发光防伪材料与水印技术相结合，得到一种具有多种观察效果的水印纸，该水印纸具有高于一般水印纸的防伪效果，能够更好地避免被伪造。本发明的目的还在于提供上述水印纸的制备方法。本发明的目的还在于提供以上述水印纸制备得到的防伪制品。为达到上述目的，本发明首先提供了一种具有多观察效果的水印纸，其中，该水印纸的水印部位含有光学特征材料，并且，该光学特征材料包括蓄能发光材料、荧光材料、紫外发光材料和红外发光材料等中的一种或几种，例如市售的蓄能发光粉、荧光粉和红外发光粉等。在纸张中，水印的形成依赖于纤维的堆积差异，而本发明通过在纸张中的水印部位添加上述光学特征材料，可以使其在纸上的分布与水印这一特征相关联，形成以下效果 在自然光条件下通过透射光观察，水印呈现出整体多层次、明暗对比分明的图案，通过反射光观察无明显特征，而由于加入了上述光学特征材料，纸张中的水印部位蓄能后在无光源条件下、紫外光照射下或者红外光照射下，或通过受激发射光或余辉的方式可观察到与自然光透射条件下的水印图案高度吻合的图案，并具有明显的纤维厚度差所带来的立体效果。上述效果可以体现为自然光透射水印图案的全部或者局部，即光学特征材料可以施放在水印图案的全部区域，也可以只施放在水印图案的局部区域。为了提高水印纸的防伪效果，优选地，上述水印纸的水印部位还可以含有带有电信号和/或磁信号等的材料，例如市售的电磁材料。根据加入光学特征材料(即防伪物质)的不同，纸张呈现不同的相对应的水印效果，水印不仅可以通过透射光线观察，也可以在黑暗环境或者特殊光线下进行观察，例如 采用紫外光照射、红外光照射或是在一定蓄能情况下于黑暗处可见。而且，本发明所提供的上述具有多观察效果的水印纸还可以实现在平视或反射光条件下观察。并且，该水印纸所具有的水印效果无法通过复印、印刷、简单制作等方式进行造假，具有很好的防伪效果和很高的防伪功能，实现了一线防伪和二线防伪的结合。本发明还提供了上述具有多观察效果的水印纸的制备方法，其中，该方法包括在水印纸的水印部位施放光学特征材料的步骤。本发明所提供的上述制备方法是在纸页成形的过程中，将可在特定条件下发光的光学特征材料施放在水印位置，然后经过压榨、干燥，形成一种在特殊光线条件下能够展现多种观察效果水印的水印纸张。其中，优选地，在水印纸的水印部位施放光学特征材料是指在纸页在造纸机网部、还是湿纸页的时候，将光学特征材料施放到抄造得到的湿纸页的水印部位。在本发明中，所采用的光学特征材料的施放可以是通过雾化喷放或者粉末喷放等方式实现的，其中，雾化喷放和粉末喷放均可以通过雾化喷枪实现。优选地，在进行喷放时， 喷放的光学特征材料与湿纸页的夹角控制为45° 士20°。在进行施放时，如果光学特征材料是液体，可以直接进行施放，例如通过雾化喷枪进行施放。当光学特征材料为固体(一般的固体光学特征材料为固体粉末)时，可以采用能够干法雾化的设备施放，可以参考现有的粉末喷放方式进行，也可以将光学特征材料制成具有一定流动性能的液体之后再进行施放，优选地，将光学特征材料与分散液体混合之后再进行施放。不同的光学特征材料选用与其没有化学反应，并能够提供良好悬浮性能、流动性能的分散液体，优选地，所采用的分散液体为水、淀粉的水溶液(浓度为 0. 5-10. )、聚乙烯醇的水溶液(浓度为0. 5-10. )、羧甲基纤维素钠的水溶液 (浓度为0. 5-5. Owt% )、聚乙烯吡咯烷酮的水溶液(浓度为0. 5-30. Owt% )、水性聚氨酯 (浓度为1.0-50. )和有机溶剂(例如乙醚、丙酮、乙醇、苯等)等中的一种或几种。 其中，光学特征材料与分散液体的重量比可以控制为1 100到1 1，优选控制为1 10 到1 1。在施放之前先根据需要制备好分散液体，然后将固体材料与之进行均勻混合，储存并准备施放。本发明选择在造纸过程中纸张还是湿纸页的时候施放光学特征材料，是由于此时的纸张纤维层并没有受到挤压，水印部位纤维的堆积与纸页其它部分有很大的差异，主要体现在纤维堆积的厚度上，水印较白的地方，纤维堆积层较薄，水印呈现较黑的地方，纤维堆积层较厚，在纸页上形成了 “地形”意义上的差异，这时在纸面水印部位定位施放具有一定流动性的光学特征材料，光学特征材料会在水印部位根据纤维堆积的程度不同产生一定的分布，从而使其分布体现出水印的特征，即显现出水印图案(光学特征材料可以以雾化的形式施放，含有光学特征材料的雾流冲向湿纸页时，雾流受到湿纸页上纤维堆积高度差异的干扰，使得雾流中的光学特征材料集中留驻在纤维堆积的较多、较高的面，从而体现出纤维堆积高度差异所体现的水印效果，具有了水印特征，光学特征材料的留驻量决定了纸页该处的发光量，留驻的光学特征材料越多，在受到激发的情况下的发光量越大)，从而使得水印在不同的观察条件下产生不同的效果。施放光学特征材料时，使喷枪与纸面形成一定的角度，可以使水印图案得到最佳的呈现，优选地，在进行喷放时，喷枪与纸面的夹角控制为45度士20度。在施放过程中，可以先将光学特征材料(或者光学特征材料与分散液体的混合物)置于储存容器中，然后通过施放装置进行施放。其中，所采用的施放可以是本领域的常规施放装置，优选地，上述施放是通过雾化喷枪实现的。上述光学特征材料的施放部位主要是水印部位，因此可以采用定位施放的方式。在本发明提供的技术方案中，可以通过调整供给喷枪材料的压力、喷枪的口径以及压缩空气的压力来调节光学材料的添加量。在本发明提供的技术方案中，供给材料装置的压力可以控制为从Obar到lObar，喷枪的口径调节可以控制为从0. 02mm到2mm，压缩空气的压力可以控制为从0. 02bar到lObar，这些都可以根据需要进行调节。在本发明所提供的防伪纸中，相对于绝干浆，光学特征材料的添加量可以为约 0. 05wt% -10. Owt %。在本发明提供的具有多观察效果的水印纸的制备方法中，除了施放光学特征材料的步骤之外，其他的步骤均可以参照水印纸的常规制备方法进行。本发明还提供了一种防伪制品，其是由上述具有多观察效果的水印纸制成的。优选地，上述防伪制品为钞票、有价证券、支票、汇票或身份证明文件等。本发明提供的具有多观察效果的水印纸不仅具有常规的水印效果，还具有在特定条件下可以观察的水印效果，该水印图案效果能够反映纤维在水印处的堆积高度差，从而体现出一定的立体效果，并且，本发明所提供的防伪纸中的光学特征材料位于纸张内部，其防伪效果无法通过复印、印刷等手段进行复制，具有较好的防伪效果和较高的防伪功能，实现了一线防伪和二线防伪的结合。
图1为本发明所提供的具有多观察效果的水印纸的制备工艺流程图。
具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。本发明所提供的具有多观察效果的水印纸可以按照以下具体步骤制备得到，其工艺流程如图1所示1、水印制网按照预定设计制备得到水印版，焊接得到水印网笼，然后套装到水印辊上；2、纸页抄造按照常规方法进行抄造，将原料制成纸浆并制备得到湿纸页，利用施放装置(例如雾化喷枪)将光学特征材料(如果光学特征材料是固体粉末，则先将其与分散液体混合后再进行施放，图1中所示为该施放方式；也可以采用干粉雾化方式进行施放，即利用喷枪直接喷放粉末)施放到位于网部的湿纸页中的水印部位；3、成纸对施放了光学特征材料的湿纸页进行压榨、干燥、表面施胶、后期干燥、压光、卷取处理，得到成纸，即具有多观察效果的水印纸。在施放光学特征材料的过程中要保证施放的位置，要求喷放的光学特征材料布置到水印部位，可以通过固定喷放头的方式实现施放材料的位置固定在水印部位。实施例1本实施例提供了一种具有多观察效果的水印纸，该水印纸中添加有蓄能光学特征材料，采用的光学特征材料为蓄能发光粉(生产商大连路明科技股份有限公司)，所采用的分散液体为淀粉水溶液，浓度为2wt%，蓄能发光粉与分散液体的重量比为1 10。上述水印纸的制备方法包括以下步骤1、水印制网按照预定设计制备得到水印版，焊接得到水印网笼，然后套装到水印辊上；2、纸页抄造按照常规方法进行抄造，得到湿纸页，将光学特征材料与分散液体混合得到光学特征材料混合物，将上述光学特征材料混合物装入施放装置，利用固定的雾化喷枪在纸机运行过程中将光学特征材料混合物施放到湿纸页的水印部位，其中，蓄能发光粉的使用量为(相对于纸页绝干浆重量)；3、成纸对施放了光学特征材料的湿纸页进行压榨、干燥、表面施胶、后期干燥、压光、卷取处理，得到干纸页，即具有多观察效果的水印纸。本实施例所提供的上述水印纸具有既能在传统方式下观察水印，又可以在黑暗条件下，采用热源加热或紫外光照射等蓄能方式观察水印的多观察效果，是一种具有良好防伪效果的水印防伪纸制品。实施例2本实施例提供了一种具有多观察效果的水印纸，其中，该水印纸中添加有红外发光材料及蓄能发光材料作为光学特征材料，采用的红外发光材料为红外发光粉(北京博大格林高科技有限公司)，蓄能发光材料为蓄能发光粉(北京博大格林高科技有限公司)，所采用的分散液体为聚乙烯醇水溶液，浓度为lwt%，红外发光粉与蓄能发光粉的重量比例为 1 1，两者重量之和与分散液体的重量比为1 5。上述水印纸的制备方法包括以下步骤1、水印制网按照预定设计制备得到水印版，焊接得到水印网笼，然后套装到水印辊上；2、纸页抄造按照常规方法进行抄造，得到湿纸页，将光学特征材料(包括蓄能发光粉与红外发光粉)与分散液体混合得到光学特征材料混合物，将上述光学特征材料混合物装入施放装置，利用固定的雾化喷枪在纸机运行过程中将光学特征材料混合物施放到湿纸页的水印部位，其中，光学特征材料(包括蓄能发光粉与红外发光粉)的使用量为8wt% (相对于纸页绝干浆重量)；3、成纸对施放了光学特征材料的湿纸页进行压榨、干燥、表面施胶、后期干燥、压光、卷取处理，得到干纸页，即具有多观察效果的水印纸。本实施例所提供的上述水印纸具有既能在传统方式下观察水印，又可以在黑暗条件下，采用红外光照射方式观察特殊效果水印以及采用热源加热或紫外光照射等蓄能方式
6观察特殊效果水印的多观察效果，是一种具有良好防伪效果的水印防伪纸制品。实施例3本实施例提供了一种具有多观察效果的水印纸，其中，该水印纸中添加有荧光材料，采用的荧光材料为荧光粉，所采用的分散液体为CMC水溶液，浓度为0. 5wt%，荧光材料与分散液体的重量比为1 50。上述水印纸的制备方法包括以下步骤1、水印制网按照预定设计制备得到水印版，焊接得到水印网笼，然后套装到水印辊上；2、纸页抄造按照常规方法进行抄造，得到湿纸页，将荧光材料与分散液体混合得到荧光材料混合物，将上述荧光材料混合物装入施放装置，利用固定的雾化喷枪在纸机运行过程中将荧光材料混合物施放到湿纸页的水印部位，其中，荧光材料的使用量为3wt% (相对于纸页绝干浆重量)；3、成纸对施放了荧光材料的湿纸页进行压榨、干燥、表面施胶、后期干燥、压光、 卷取处理，得到干纸页，即具有多观察效果的水印纸。本实施例所提供的上述水印纸具有既能在传统方式下观察水印，又可以在黑暗条件下，采用紫外光照射方式观察特殊效果水印的多观察效果，是一种具有良好防伪效果的水印防伪纸制品。实施例4本实施例提供了一种具有多观察效果的水印纸，其中，该水印纸中添加有荧光材料，采用的荧光材料为红外发光粉(北京博大格林高科技有限公司)，所采用的分散液体为水性聚氨酯溶液，浓度为20wt%，荧光材料与分散液体的重量比为1 80。上述水印纸的制备方法包括以下步骤1、水印制网按照预定设计制备得到水印版，焊接得到水印网笼，然后套装到水印辊上；2、纸页抄造按照常规方法进行抄造，得到湿纸页，将荧光材料与分散液体混合得到荧光材料混合物，将上述荧光材料混合物装入施放装置，利用固定的雾化喷枪在纸机运行过程中将荧光材料混合物施放到湿纸页的水印部位，其中，荧光材料的使用量为6wt% (相对于纸页绝干浆重量)；3、成纸对施放了荧光材料的湿纸页进行压榨、干燥、表面施胶、后期干燥、压光、 卷取处理，得到干纸页，即具有多观察效果的水印纸。本实施例所提供的上述水印纸具有既能在传统方式下观察水印，又可以在黑暗条件下，采用红外光照射方式观察特殊效果水印的多观察效果，是一种具有良好防伪效果的水印防伪纸制品。实施例5本实施例提供了一种具有多观察效果的水印纸，其中，该水印纸中添加有荧光材料，采用的荧光材料为荧光粉，所采用的分散液体为聚乙烯吡咯烷酮水溶液，浓度为 15wt%，荧光材料与分散液体的重量比为1 100。上述水印纸的制备方法包括以下步骤1、水印制网按照预定设计制备得到水印版，焊接得到水印网笼，然后套装到水印辊上；2、纸页抄造按照常规方法进行抄造，得到湿纸页，将荧光材料与分散液体混合得到荧光材料混合物，将上述荧光材料混合物装入施放装置，利用固定的雾化喷枪在纸机运行过程中将荧光材料混合物施放到湿纸页的水印部位，其中，荧光材料的使用量为10wt% (相对于纸页绝干浆重量)；3、成纸对施放了荧光材料的湿纸页进行压榨、干燥、表面施胶、后期干燥、压光、 卷取处理，得到干纸页，即具有多观察效果的水印纸。本实施例所提供的上述水印纸具有既能在传统方式下观察水印，又可以在黑暗条件下，采用紫外光照射方式观察特殊效果水印的多观察效果，是一种具有良好防伪效果的水印防伪纸制品。实施例6本实施例提供了一种具有多观察效果的水印纸，其中，该水印纸中添加有荧光材料，采用的荧光材料为荧光粉，所采用的分散液体为乙醚，荧光材料与分散液体的重量比为 1 80。上述水印纸的制备方法包括以下步骤1、水印制网按照预定设计制备得到水印版，焊接得到水印网笼，然后套装到水印辊上；2、纸页抄造按照常规方法进行抄造，得到湿纸页，将荧光材料与分散液体混合得到荧光材料混合物，将上述荧光材料混合物装入施放装置，利用固定的雾化喷枪在纸机运行过程中将荧光材料混合物施放到湿纸页的水印部位，其中，荧光材料的使用量为0. Iwt% (相对于纸页绝干浆重量)；3、成纸对施放了荧光材料的湿纸页进行压榨、干燥、表面施胶、后期干燥、压光、 卷取处理，得到干纸页，即具有多观察效果的水印纸。本实施例所提供的上述水印纸具有既能在传统方式下观察水印，又可以在黑暗条件下，采用紫外光照射方式观察特殊效果水印的多观察效果，是一种具有良好防伪效果的水印防伪纸制品。实施例7本实施例提供了一种具有多观察效果的水印纸，其中，该水印纸中添加有荧光材料，采用的荧光材料为荧光粉，所采用的喷放方式为干粉雾化喷放方式。上述水印纸的制备方法包括以下步骤1、水印制网按照预定设计制备得到水印版，焊接得到水印网笼，然后套装到水印辊上；2、纸页抄造按照常规方法进行抄造，得到湿纸页，将荧光材料采用干粉雾化喷放方式喷放，采用的设备为博士达喷涂设备有限公司的型号为bd-979的粉体静电喷枪(荧光材料的使用量为0. Iwt %，相对于纸页绝干浆重量)，在纸机运行过程中将荧光材料混合物施放到湿纸页的水印部位；3、成纸对施放了荧光材料的湿纸页进行压榨、干燥、表面施胶、后期干燥、压光、 卷取处理，得到干纸页，即具有多观察效果的水印纸。本实施例所提供的上述水印纸具有既能在传统方式下观察水印，又可以在黑暗条件下，采用紫外光照射方式观察特殊效果水印的多观察效果，是一种具有良好防伪效果的水印防伪纸制品。测试例对上述实施例1-3得到的水印纸进行检测，主要有两个一是观察不同的发光材料在特定条件下形成的水印图形的效果；二是防伪特征的耐用性，也就是耐皱折性能。具体测试方法如下防伪特征与纸张结合牢度的检验方法A.1、原理此检验方法通过耐皱折的方法可以检验防伪特征与纸张结合牢度。A. 2、取样方法按GB/T 450-2002的规定取产品中带有防伪特征的纸张。A. 3、仪器和材料防伪特征与纸张结合牢度的检验方法采用的仪器和材料为a) IGT耐皱折试验仪；b)白棉布手套；A. 4、检验条件防伪特征与纸张结合牢度的检验方法的检验条件a)环境温度(23 士 1)°C ；b)相对湿度(50 士 2)% ；c)检测人员在操作过程中应配戴白棉布手套。A. 5、检测步骤防伪特征与纸张结合牢度的检验方法的检验步骤a)将在恒温恒湿室中平衡4小时后的试验样品的被检部位，裁成60mm X 60mm的正方形；b)用IGT耐皱折试验仪上所带的卷筒装置将正方形试样卷成圆筒状，放入套管中，盖上盖帽，压起重砣一次；c)取出试样，在不接触防伪特征部位的条件下，将试样摊平，观察防伪特征的损失情况并依次记录试样的皱折次数；然后将试样旋转90度角，重复进行b步骤，正面四边都完成后，再在试样的反面重复进行上述步骤，如此交替进行直至皱折操作终点。A. 6、结果判定条件以试样中防伪特征基本损失完全为皱折操作终点。A. 7、结果表述在黑暗环境中，当采用对应的光线对水印部位进行照射时，如采用荧光材料的水印纸就采用紫外灯照射，采用红外发光材料就采用红外灯进行照射，如果采用蓄能发光材料则可以使用紫外灯，日光灯等光源照射后撤除光源，纸张中的水印图案仍然可以鲜明地呈现，并且该图案与其在自然光透射观察条件下的水印图案基本相同，并具有一定的立体感。本检验方法对实验结果的表述为在皱折操作终点时，试样的皱折次数。为了满足纸张的使用性能要求，本发明要求耐皱折次数应高于16次，结果证明实施例1-3所提供的水印纸均可以达到上述要求。
权利要求
1.一种具有多观察效果的水印纸，其中，该水印纸的水印部位含有光学特征材料，并且，所述光学特征材料包括蓄能发光材料、荧光材料、紫外发光材料和红外发光材料中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的具有多观察效果的水印纸，其中，该水印纸的水印部位还含有带有电信号和/或磁信号的材料。
3.权利要求1或2所述的具有多观察效果的水印纸的制备方法，其中，该方法包括在水印纸的水印部位施放光学特征材料的步骤。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述在水印纸的水印部位施放光学特征材料是指将光学特征材料施放到抄造得到的湿纸页的水印部位。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述施放是通过雾化喷放或粉末喷放的方式实现的，优选地，在进行喷放时，喷放的光学特征材料与湿纸页的夹角控制为 45° 士20°。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，所述光学特征材料与分散液体混合之后再进行施放，优选地，所述分散液体为水、淀粉的水溶液、聚乙烯醇的水溶液、羧甲基纤维素钠的水溶液、聚乙烯吡咯烷酮的水溶液、水性聚氨酯和有机溶剂中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其中，相对于绝干浆，所述光学特征材料的添加量为 0. 05wt% -10. Owt %。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述光学特征材料与所述分散液体的重量比为1 100到1 1。
9.一种防伪制品，其是由权利要求1或2所述的具有多观察效果的水印纸制成的。
10.根据权利要求9所述的防伪制品，其中，该防伪制品为钞票、有价证券、支票、汇票或身份证明文件。
全文摘要
本发明涉及一种具有多观察效果的水印纸及其制备方法。本发明首先提供了一种具有多观察效果的水印纸，其中，该水印纸的水印部位含有光学特征材料，并且，所述光学特征材料包括蓄能发光材料、荧光材料、紫外发光材料和红外发光材料中的一种或几种。该水印纸中水印图案不仅可以以光线透射的方式观察到，而且可根据施放的光学特征材料的不同，采用相应的光线照射、通过受激发射光或余辉的方式观察到水印图案，这些光源可以是紫外光、红外光或者自然光。本发明还提供了上述水印纸的制备方法，其中，该方法包括在水印纸的水印部位施放光学特征材料的步骤。本发明提供的上述水印纸是一种具有高于一般水印纸的防伪效果，能够更好地避免被伪造的防伪纸张。
文档编号D21H21/44GK102296485SQ201110241
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者曹秀痕, 朱西赏, 李向明, 沙涛, 赵刚 申请人:中国印钞造币总公司, 保定钞票纸业有限公司